경량 응용 분야를 위한 혁신적인 바이오 기반 하이브리드 테이프

AZL 아헨(AZL Aachen GmbH, 독일 아헨)은 파트너 연구소 중 하나인 RWTH 아헨 대학교 섬유 기술 연구소(ITA, 독일 아헨)에서 수행한 현재 프로젝트의 개발과 구현을 보고했습니다. 이 프로젝트는 준연속 바이오 기반 테이프 생산을 위한 공정 체인을 포함합니다. ITA에서 운영된 이 프로젝트에는 소필라(Sofila), 엠-시스테메(Em-Systeme, 독일 오버하우젠), 사필린(Safilin, 프랑스 오드프랑스), 실험실 규모 테이프 생산 시설 등 세 개의 기관 파트너가 참여했습니다.

AZL에 따르면, 100% 바이오 기반 열가소성 테이프는 유리나 탄소섬유로 만든 기존 테이프처럼 테이프 레이잉 머신이나 테이프 위빙 머신에서 가공할 수 있습니다. 꼬임이 없고 평행하게 정렬된 아마 섬유는 자동차 부품이나 풍력 터빈 블레이드에 고품질 적용을 포함해 섬유 물성을 충분히 활용할 수 있게 한다고 보고되었습니다.

AZL은 프로젝트 파트너 소필라가 PA11 섬유를 텍스처링해 스테이플 섬유로 가공했다고 밝혔습니다. ITA와 협력해 사필린이 아마와 PA11 섬유를 하이브리드 슬리버로 가공했고, 이는 초음파 용접을 사용해 드로잉 및 통합돼 테이프로 만들어졌습니다. 하이브리드 슬리버를 위해 특별히 개발된 초음파 모듈(프로젝트 파트너 엠-시스테메 개발)은 소노트로드의 기계적 진동 에너지를 내부 마찰과 계면 마찰로 변환해, 열가소성 PA11 섬유의 가열과 용융을 유도한다고 보고되었습니다. 드로잉되고 평행한 아마 섬유는 녹은 열가소성 수지로 함침되었습니다. AZL에 따르면 이 공정은 효율적인 국부 에너지 투입을 제공합니다.

다음으로, AZL은 생산된 테이프가 UD 레이어로 가공돼 가열 프레스에서 통합되었다고 말합니다. 이 완성된 복합재는 잘려서 시험편의 기계적 특성, 특히 인장 및 굽힘 특성을 얻기 위해 테스트되었습니다. AZL에 따르면, 테이프의 인장 강도는 최대 233 MPa, 영률은 최대 13 GPa입니다. 굽힘 강도는 최대 280 MPa, 굴곡 탄성률은 최대 30 GPa입니다. 상업적으로 이용 가능한 아마/PP 테이프와 켐니츠 공과대학의 인용 실험과 비교했을 때, AZL은 소닉 바이오 테이프 프로젝트에서 생산된 천연 섬유 복합재(NFC)가 평균적으로 유의미하게 더 나은 굽힘 강도와 굽힘 강성을 가진다고 보고했습니다. 또한 ITA 아우크스부르크에서 직조 테이프로 시연품이 제작되었습니다. 전체 공정 체인과 시연품은 위 그림에 제시되어 있습니다.

감사의 말

ITA는 연방 경제에너지부(BMWi)가 중앙 중소기업 혁신 프로그램(ZIM)의 일환으로 연구 프로젝트에 자금을 지원한 것에 감사드립니다. 또한 프로젝트 파트너 소필라, 사필린, 엠-시스테메의 협력에 감사드리며, 원문 저자인 마티아스 로이터(Matthias Reuter), 토마스 쾰러(Thomas Köhler), 알렉산더 얀센(Alexander Janßen), 토마스 그리스(Thomas Gries)에게 감사드립니다.

자세한 정보는 마티아스 로이터(matthias.reuter@ita.rwth-aachen.de)에게 문의하세요.

이 게시물은 CompositesWorld와 AZL 아헨 GmbH의 미디어 파트너십으로 제공됩니다.